DE2038270C - Schaltungsanordnung für einen "Consol"-Funknavigationsempfänger mit Digitalanzeige - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für einen »Consol«-Funknavigationsempfänger mit Digitalanzeige der Positionsinformation und der Signalart (Punkte oder Striche).

Die Aussendungen einer sogenannten Consolstation erfolgen periodisch. Dabei wird jede Signalfolge durch die Kennung der betreffenden Station eingeleitet, worauf nach einer kurzen Signalpause das eigentliche Positionsbestimmungssignal in Form von Impulsen folgt, deren Amplitude sich entsprechend einem charakteristischen Muster ändert. Dieses enthält eine sogenannte Äquisignalzone, in der die Impulsamplitude einen Nulldurchgang hat. Die Signalimpulse entsprechen Punkten und Strichen, die SignaJart ändert sich beispielsweise von Punkten vor der Äquisignalzone zu Strichen nach dieser Zone oder umgekehrt.

Bei der Positionsbestimmung mit Consolsignalen wird meist ein die Position angebender Teil der Signalfolge empfangen, der mit einer Anzahl χ Signalimpulse oder Zeichen einer Signalart (z. B. Punkte) beginnt, dann fällt die Impulsamplitude in der Äquisignalzone auf einen Wert ab, der ihre Unterscheidung gegenüber dem Rauschen nicht mehr ermöglicht. Steigt die Impulsamplitude wieder über den Rauschpegel an, so wird eine Anzahl y Signalimpulse oder Zeichen der anderen Signalart (z.B. Striche) empfangen. Die beiden Signalarten Punkte und Striche werden im folgenden auch als Signale, Impulse oder Zeichen mit unterschiedlichem Vorzeichen oder entgegengesetzter Polarität bezeichnet. Die Summe χ + y der empfangenen Signalimpulse ist in diesem Falle kleiner als die Gesamtzahl der von der Consolstation ausgesendeten Signalimpulse, die insgesamt 60 beträgt.

Die gewünschte Information des Signals, d.h. die sogenannte Positions- oder Navigationszählung, ist durch den bereits erwähnten Nulldurchgang oder den Einschnitt in der Umhüllenden des Signals in der Äquisignalzone bestimmt. Bei Verwendung eines ganz normalen Funkempfängers für die Consolsignale besteht das Verfahren zur Bestimmung der genauen Positionszählung darin, daß die Anzahl der fehlenden Impulse gefunden werden muß, indem die Anzahl χ + y der empfangenen Signalimpulse ermittelt und von 60, d. h. von der Gesamtzahl der ausgesendeten Signalimpulse subtrahiert wird. Die Korrektur erfolgt dann auf Grund der Annahme, daß vor und nach dem ge-.nauen Nulldurchgang die gleiche Anzahl von Impulsen verloren gegangen ist, weshalb die Hälfte dieser fehlenden impulse zur Zahl χ der ersten empfangenen Impulse addiert wird. Die Formel für die Positionszählung lautet dann:

W =

60 - (χ +

Art x.

Das Vorzeichen der Positionszählung bzw. die Signalart stimmt mit derjenigen der ersten empfangenen Impulse überein.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schaltungsanordnung für einen Consol-Funknavigationsempfänger zu schaffen, die eine vollständige Kompensation der registrierten Signalimpulse ermöglicht, worunter nicht nur eine Korrektur eines Informationsverlustes in der Umgebung der Äquisignalzone für die meisten üblichen Signalverläufe von einer Signalart zur anderen, sondern auch eine Kompensation in solchen Fällen zu verstehen ist, in denen die Positionszählung einen derartigen Wert hat, daß das Signal mit einer Impulsamplitude beginnt und endet, die geringer ist als der jeweils existierende Rauschpegel.

Eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art ist zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß dem die Digitalanzeige liefernden Anzeigeinstrument ein alle χ innerhalb einer Signalfolge empfangenen Signalimpulse erster Art zählender ersier Impulszähler mit einem Zählvolumen

von mindestens 60 vorgeschaltet ist, dem von einem ersten Hilfsimpulsgenerator in einem möglichen Zeitintervall zwischen dem Beginn eines empfangenen Trägersignals und dem ersten empfangenen Signalimpuls eine Anzahl α erster Hilfsimpulse mit einer derjenigen der empfangenen Signalircpulse entsprechenden Folgegeschwindigkeit zugeführt wird und daß ein zweiter Hilfsimpulsgenerator vorgesehen ist, der einem zweiten Impulszähler »mit einem Zählvolumen von mindestens 60 nach der Zählung aller x + y innerhalb emer Signalfolge empfangenen Signalimpulse beider Arten eine bis 60 zu zählende Anzahl ζ zweiter Hilfsimpulse und gleichzeitig dem ersten Impulszähler die halbe Anzahl z/2 der zweiten Hilfsimpulse zuführt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. ia, Ib und Ic verschiedene praktisch vorkommende Signalvarianten in der Signalfolge eines Consolsenders,

F i g. 2 ein einfaches Blockschaltbild eines Consol-Funknavigationsempfängers und

F i g. 3 eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung, wie sie in einem Empfänger der in F i g. 2 gezeigten Art verwendet werden kann.

Bei einer Signalfolge der in F i g. 1 a gezeigten Art repräsentiert der Teil K die Kennung der betreffenden Consolstation. Darauf folgt eine kurze Signalpause, wonach das eigentliche Positionsbestimmungssignal beginnt, das aus Impulsen veränderlicher Amplitude besteht. Die Umhüllende dieses Signals ist mit A bezeichnet. Die Äquisignalzone findet sich auf beiden Seiten des Einschnittes in der Umhüllenden innerhalb eines Bereiches, in dem die Signalamplituden unter dem Rauschpegel N liegen. Die Anzahl der Impulse der ersten empfangenen Signalart ist mit x, die Anzahl der Impulse der zweiten empfangenen Signalart mit y bezeichnet. Die Anzahl der eine genaue Positionsbestimmung ermöglichenden Impulse des Consolsignals ist W. Die Korrektur bei dieser Signalvariante ist vorstehend beschrieben.

Befindet man sich in einer Position, in der ein Consolsignal mit einem Einschnitt oder einer Positionszählung nahe Null oder 60 Zeichen empfangen wird, so kann die Umhüllende die in F i g. Ib oder 1 c gezeigte Form annehmen. In diesen Fällen beginnt das Signal mit einer Impulsamplitude unter dem Rauschpegel, und es werden nur Signale einer Art, beispielsweise Punkte, empfangen. Am Ende der Signalfolge fällt die Amplitude wieder unter den Rauschpegel ab, bevor das Signal beendet ist. In diesen Fällen führt das vorstehend beschriebene Korrekturverfahren zu einem fehlerhaften Ergebnis, da die genaue Gleichung zur Bestimmung der Positionszählung W, d. h. des Einschnittes der Umhüllenden, folgendermaßen lautet:

Für die Signalvariante gemäß Fig. Ib:

W =

Art χ .

Für die Signal Variante gemäß Fig. Ic:

_{w =} (α_Ζ^1

Art χ .

Für die Gleichung (3) ist zu erkennen, daß die Signaiart der Positionszählung der Signalart χ entgegengesetzt ist, was bedeutet, daß die Positionszählung W von der Signalart Strich ist, wenn die ersten empfangenen Impulse von der Signalart Punkt sind.

Eine Signalfolge der in F i g. Ib gezeigten Art mit einer Umhüllenden B hat zu ihrem Beginn eine Anzahl α Impulse, die nicht empfangen werden, und an ihrem Ende eine Anzahl b Impulse, die gleichfalls

ίο nicht empfangen werden.

Entsprechende Bereiche mit nicht auswertbaren Impulsen am Beginn und am Ende weist auch eine .Signalfolge der in F i g. 1 c gezeigten Art mit einer Umhüllenden C auf. Hier liegt jedoch der größere

Teil der Äquisignalzone und damit auch der Einschnitt in dem ersten Bereich, der die Impulse α enthält.

Korrekturen in der Registrierung von Signalvarianten entsprechend den Kurven B und C können kaum von Hand durchgeführt werden, da ohne eine

besondere Zeitmessung keine direkte Anzeige der den Impulszahlen α und b entsprechenden Zeiten verfügbar ist.

Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung ermöglicht eine vollständige Kompensation verloren-

gegangener Signalimpulse für alle Fälle der in den F i g. 1 a, 1 b und 1 c gezeigten Signalvarianten.

Der in F i g. 2 in Form eines Blockschaltbildes dargestellte Consol-Funknavigationsempfänger besteht aus einer Antenne 1, einem Verstärker/Demodu-Iator2, einem Impulsfilter 3, einem Rechner 4 und einem Anzeigeinstrument 5. Ferner ist ein Funktionsblock 6 dargestellt, der Hilfsschaltungen, beispielsweise eine automatische Lautstärkeregelung, enthalten kann.

F i g. 3 zeigt in vereinfachter Darstellung die Ausbildung des Rechners4 (Fig. 2) in Form einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung. Diese führt die Berechnung und Korrektur der Positionszählung derart durch, daß sie in ihrer endgültigen Form dem Anzeigeinstruments zusammen mit einer genauen Anzeige der Zeichen- oder Signalart zugeführt werden kann.

Wesentliche Bestandteile der in F i g. 3 gezeigten Anordnung sind ein erster Impulszähler 11, der nach

Durchführung der erforderlichen Korrekturen die genaue Positionszählung enthält, und ein zweiter Impulszähler 12, der alle empfangenen Signalimpulse beider Signalarten zählt und eine Korrekturfunktion ausübt. Ferner ist eine Impulsabtrennschaltung 13 vorgesehen, deren Eingängen P und S Punkte und Striche von dem in F i g. 2 gezeigten Impulsfilter 3 aus zugeführt werden. Die Impulsabtrennschaltung 13 liefert alle empfangenen Impulse der ersten Signalart an ein ODER-Gatter 14, welches diese Impulse dem ersten Impulszähler 11 zuführt, in dem sie gezählt und gespeichert werden. Dem zweiten Impulszähler 12 ist ein zweites ODER-Gatter 15 vorgeschaltet, dessen einer Eingang P + S alle empfangenen Impulse beider Signalarten vom Impulsfilter 3 (F i g. 2) empfängt.

Zur vollständigen Kompensation enthält die in F i g. 3 gezeigte Schaltungsanordnung ferner einen ersten Hilfsimpulsgenerator 16 und einen zweiten Hilfsimpulsgenerator 17, die dem ersten bzw. dem zweiten Impulszähler 11 bzw. 12 über die ODER-Gatter 14 und 15 zugeordnet sind. Der erste Hilfsimpulsgenerator 16 hat einen Starteingang ßß, der bei Beginn der Trägerwelle des vom Consolsender ausgesendeten "■ ■ * · ...:~a ,..-.„Mo ninpti "sinnpinpnntz

P + S, der bei dem Empfang eines Signalimpulses angesteuert wird. Der zweite Hilfsimpulsgenerator 17 hat einen Starteingang T, der bei Ende einer Signalfolge angesteuert wird, sowie einen Stopeingang l/, der durch einen Ausgangsimpuls des zweiten Impulszählers 12 bei Erreichen des Zählschritts 60 angesteuert wird. Der erste Hilfsimpulsgenerator 16 muß eine Impulsfolgefrequenz haben, die genau derjenigen des üblichen Consolsignals entspricht, während der zweite Hilfsimpulsgenerator eine viel höhere und beliebig eingestellte Impulsfolgefrequenz haben kann.

Zur Korrektur der in F i g. 1 a gezeigten Signalvariante arbeitet nur der zweite Hilfsimpulsgenerator 17, er wird über seinen Starteingang T nach Ende der empfangenen Impulsfolge angesteuert. Er liefert seine Hilfsimpulse über das ODER-Gatter 15 an den zweiten Impulszähler 12, so daß dieser von seinem vorherigen Endstand, der aiie empfangenen Impulse χ + y der Signalfolge angibt, bis 60 zählen kann. Die Anzahl der während dieser Zählung gelieferten Hilfsimpulse ist z. Jeder zweite dieser Hilfsimpulse wird über das erste ODER-Gatter 14 dem ersten Impulszähler 11 zugeführt, der auf einen Zählschritt gelangt, welcher der Gleichung (1) entspricht. Dies ergibt sich daraus, daß ζ gleich 60 - (x + y) ist.

Die Korrektur für Signalvarianten der in Fig. Ib und Ic gezeigten Art erfolgt mit dem ersten Hilfsimpulsgenerator 16. Dieser liefert Hilfsimpulse an den ersten Impulszähler 11 während der Zeit zwischen dem Beginn der Trägerwelle und dem ersten empfangenen Signalimpuls der einen oder der anderen Signalart Die Anzahl der während dieser Zeit gelieferten Hilfsimpulse ist a. In diesem Falle wird gleichfalls die vorstehend beschriebene Korrektur mit dem zweiten Hilfsimpulsgenerator 17 am Ende der Signalfolge durchgeführt, und zwar unabhängig von der jeweiligen Korrektur durch den Hilfsimpulsgenerator 16. Wird ein Signal der in F i g. 1 a gezeigten Art empfangen, so wird sofort der erste Signalimpuls der Impulsfolge χ ausgewertet, und es erfolgt keine Korrektur durch den ersten Hilfsimpulsgenerator 16. Lediglich die Korrektur durch den zweiten Hilfsimpulsgenerator 17 wird eingeleitet.

Im folgenden wird gezeigt, daß die in F i g. 3 dargesteike Schaltungsanordnung nach der Erfindung eine genaue Positkmszählung auch für Signalvarianten der in F i g. Ib und 1 c gezeigten Art ermöglicht Wie bereits ausgeführt, entspricht die Impulsfolgefrequenz des ersten Hflfsimpulsgenerators derjenigen des modulierten Consolsignals, die beispielsweise zwei Impulse pro Sekunde ist, so daß die Größen α und χ ein und denselben Skalenfaktor haben. Mit der in F i g. 3 gezeigten Anordnung und den beschriebenen Korrekturen ergibt sich eine vollständig kompensierte Positionszählung nach der folgenden Gleichung:

W =(α + χ +

60-x

-\ Modul (60).

Für die Signalvariante B in Fig. Ib kann diese Gleichung folgendermaßen umgeschrieben werden:

= 60 -

= 60 -

a + b - 2a

b - a

Dieses Ergebnis stimmt mit der Gleichung (2) überein. Die Anzahl der dem ersten Impulszähler 11 zugeführten Impulse ist nicht größer als 60, und die ίο Signalart entspricht derjenigen der Impulse x. Für die Signalvariante C gemäß F i g. 1 c kann die Gleichung (4) folgendermaßen umgeschrieben werden:

— a +

= a —

60-x

2
a + b

-(60-x) + 60 (5)

+ 60

a-b

a-b

+ 60

Modul (60).

= 60 -

60 - χ - 2a

Dieses Ergebnis stimmt mit der Gleichung (3) überein. Die Anzahl der dem ersten Impulszähler 11 zugeführten Impulse ist in diesem Falle größer als 60. In der in F i g. 3 gezeigten Schaltungsanordnung ist eine Flip-Flop-Schaltung 18 vorgesehen, die durch einen Impuls des ersten Impulszählers angesteuert wird und ein Steuersignal für einen Zeicheninverter 19 liefert der eine Invertierung der Signalartanzeige bewirkt. Die Anzeigevorrichtung zeigt dann an, daß der Signalimpulszug mit Impulsen der den Signalimpulsen χ entgegengesetzten Signalart beginnt, was unter den beschriebenen Voraussetzungen der richtigen Information entspricht

Die in F i g. 3 gezeigte Schaltungsanordnung kain durch den Fachmann in verschiedenster Weise prak-

tisch verwirklicht werden. Die Teilschaltungen können hauptsächlich aus üblichen Funktionseinheiten, beispielsweise aus integrierten Schaltungen für Impulsgeneratoren, Zähler, Gatterschaltungen usw. zusammengesetzt sein. Die Impulszähler haben vorzugsweise

so ein Zählvolumen von 60 Zählschritten, größere Zähler können jedoch gleichfalls verwendet werden. Der zweite Impulszähler 12 kann aus zwei besonderen Teilzählern für Punkte und Striche bestehen, da deren Zählerstände zur Bildung der Gesamtzahl empfangener Signalimpulse addiert werdea können. Der zweite Hilfsimpulsgenerator 17 muß nicht mit einem besonderen Ausgang für die halbe Anzahl der Hilfsimpulse versehen sein, diese kann beispielsweise auch aus einer Stufe des zweiten Impulszählers gewonnen werden.

Eine weitere mögliche Abänderung besteht darin, daß der erste Impulszähler 11 zusammen mit der Anzeigevorrichtung 5 als eine Einheit ausgeführt sein kann, wie sie beispielsweise ein mechanischer Zähler darstellt Diese nur als Beispiele aufgezeigten Möglichkeiten zeigen die vielseitige Ausführbarkeit der Erfindung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für einen »Consol«- Funknavigationsempfänger mit Digitalanzeige der Positionsinformation und der Signalart (Punkte oder Striche), dadurch gekennzeichnet, daß dem die Digitalanzeige liefernden Anzeigeinstrument (5) ein alle χ innerhalb einer Signalfolge empfangenen Signalimpulse erster Art zählender erster Impulszähler (11) mit einem Zählvolumen von mindestens 60 vorgeschaltet ist, dem von einem ersten Hilfsimpulsgenerator (16) in einem möglichen Zeitintervall zwischen dem Beginn eines empfangenen Trägersignals und dem ersten empfangenen Signalimpuls eine Anzahl α erster Hilfsimpulse mit einer derjenigen der empfangenen Signalimpulse entsprechenden Folgegeschwindigkeit zugeführt wird und daß ein zweiter Hilfsimpulsgenerator (17) vorgesehen ist, der einem zweiten Impulszähler (12) mit einem Zählvolumen von mindestens 60 nach der Zählung aller χ + y innerhalb einer Signalfolge empfangenen Signalimpulse beider Arten eine bis 60 zu zählende Anzahl ζ zweiter Hilfsimpulse und gleichzeitig dem ersten Impulszähler (11) die halbe Anzahl z/2 der zweiten Hilfsimpulse zuführt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Impulszähler (11) bei Erreichen des 60ten Zählschritts eine Schaltung (18, 19) zur Invertierung der Signalartanzeige ansteuert.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung (18,19) zur Invertierung aus einer dem ersten Impulszähler (11) nachgeschalteten Flip-Flop-Schaltung (18) und einer von dieser gesteuerten, der Anzeigevorrichtung (5) vorgeschalteten Invertierungsschaltung (19) besteht.

4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Hilfsimpulsgenerator (16) einen bei Beginn eines empfangenen Trägersignals angesteuerten Starteingang (BB) und einen bei Empfang eines Signalimpulses angesteuerten Stopeingang (P + S) aufweist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Hilfsimpulsgenerator (17) einen bei Ende einer Signalfolge angesteuerten Starteingang (T) und einen vom zweiten Impulszähler (12) bei Erreichen des 60ten Zählschritts angesteuerten Stopeingang (17) aufweist.